Colloquio Spring Boot: Propagazione delle Transazioni

// Dimostrazione del concetto di propagazione
@Service
public class OrderService {

    private final PaymentService paymentService;
    private final OrderRepository orderRepository;

    // Transazione padre - avvia una nuova transazione
    @Transactional
    public void createOrder(OrderRequest request) {
        // Salva l'ordine nella transazione corrente
        Order order = orderRepository.save(new Order(request));

        // Chiamata a un altro metodo @Transactional
        // La propagazione determina: stessa transazione o nuova?
        paymentService.processPayment(order.getId(), request.getAmount());
    }
}

@Service
public class PaymentService {

    // Propagazione di default: REQUIRED
    // Si unisce alla transazione esistente di createOrder()
    @Transactional
    public void processPayment(Long orderId, BigDecimal amount) {
        // Esegue nella STESSA transazione di createOrder()
        // Se questo metodo fallisce, anche l'ordine viene rollback
    }
}

// REQUIRED: comportamento di default
@Service
public class UserService {

    private final UserRepository userRepository;
    private final AuditService auditService;

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
    public void updateUser(Long userId, UserUpdateRequest request) {
        // Avvia una transazione se non ne esiste alcuna
        User user = userRepository.findById(userId).orElseThrow();
        user.setEmail(request.getEmail());
        userRepository.save(user);

        // L'audit si unisce alla stessa transazione
        auditService.logUpdate(userId, "EMAIL_CHANGED");
    }
}

@Service
public class AuditService {

    private final AuditLogRepository auditLogRepository;

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
    public void logUpdate(Long userId, String action) {
        // Si unisce alla transazione di updateUser()
        // Commit o rollback insieme
        auditLogRepository.save(new AuditLog(userId, action, Instant.now()));
    }
}

updateUser() avvia TX-1
    ├── save(user)          → TX-1
    └── logUpdate()         → si unisce a TX-1 (REQUIRED)
           └── save(audit)  → TX-1

Se logUpdate() fallisce → rollback TX-1 → user E audit annullati

// REQUIRES_NEW: transazione indipendente
@Service
public class PaymentService {

    private final PaymentRepository paymentRepository;
    private final PaymentAuditService auditService;

    @Transactional
    public void processPayment(Long orderId, BigDecimal amount) {
        Payment payment = new Payment(orderId, amount);
        paymentRepository.save(payment);

        // L'audit DEVE essere persistito anche se il pagamento fallisce dopo
        auditService.logPaymentAttempt(orderId, amount);

        // Simulazione di un errore dopo l'audit
        if (amount.compareTo(BigDecimal.ZERO) < 0) {
            throw new InvalidAmountException("Negative amount");
        }
    }
}

@Service
public class PaymentAuditService {

    private final PaymentAuditRepository auditRepository;

    // REQUIRES_NEW: committa indipendentemente dalla transazione padre
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public void logPaymentAttempt(Long orderId, BigDecimal amount) {
        // Nuova transazione TX-2 creata
        // TX-1 (processPayment) è sospesa
        auditRepository.save(new PaymentAudit(orderId, amount, "ATTEMPTED"));
        // TX-2 committa qui, indipendentemente da TX-1
    }
}

processPayment() avvia TX-1
    ├── save(payment)              → TX-1
    ├── logPaymentAttempt()        → TX-1 SOSPESA
    │       └── avvia TX-2         → nuova transazione
    │       └── save(audit)        → TX-2
    │       └── COMMIT TX-2        → audit persistito
    │       └── TX-1 RIPRENDE
    └── throw InvalidAmountException
        └── ROLLBACK TX-1          → pagamento annullato, ma audit conservato

// NESTED: savepoint nella transazione padre
@Service
public class BatchProcessingService {

    private final ItemRepository itemRepository;
    private final ItemProcessor itemProcessor;

    @Transactional
    public BatchResult processBatch(List<Item> items) {
        BatchResult result = new BatchResult();

        for (Item item : items) {
            try {
                // Ogni item è elaborato con un savepoint
                itemProcessor.processItem(item);
                result.addSuccess(item.getId());
            } catch (ProcessingException e) {
                // Rollback solo di questo item, non dell'intero batch
                result.addFailure(item.getId(), e.getMessage());
            }
        }

        return result; // Commit degli item riusciti
    }
}

@Service
public class ItemProcessor {

    private final ItemRepository itemRepository;

    // NESTED: crea un savepoint, rollback parziale possibile
    @Transactional(propagation = Propagation.NESTED)
    public void processItem(Item item) {
        item.setStatus("PROCESSING");
        itemRepository.save(item);

        // Validazione di business
        if (!isValid(item)) {
            throw new ProcessingException("Invalid item");
            // Rollback al savepoint → solo questo item
        }

        item.setStatus("COMPLETED");
        itemRepository.save(item);
    }
}

NESTED:
├── Usa un savepoint nella TX padre
├── In caso di errore → rollback al savepoint
├── Se la TX padre fa rollback → anche NESTED viene rollback
└── Più performante (nessuna nuova connessione)

REQUIRES_NEW:
├── Crea una transazione completamente indipendente
├── In caso di errore → rollback solo della TX figlia
├── Se la TX padre fa rollback → la TX figlia HA GIÀ COMMITTATO
└── Richiede una nuova connessione

// SUPPORTS: transazione opzionale
@Service
public class ReportingService {

    private final ReportRepository reportRepository;

    // SUPPORTS: funziona con o senza transazione
    // Utile per letture che non necessitano garanzie transazionali
    @Transactional(propagation = Propagation.SUPPORTS)
    public Report generateReport(Long reportId) {
        // Se chiamato da un metodo @Transactional → usa la sua TX
        // Se chiamato direttamente → nessuna transazione (lettura OK)
        return reportRepository.generateComplexReport(reportId);
    }
}

@Service
public class ExternalNotificationService {

    private final ExternalApiClient apiClient;

    // NOT_SUPPORTED: mai dentro una transazione
    // Evita di bloccare la TX durante una chiamata esterna lenta
    @Transactional(propagation = Propagation.NOT_SUPPORTED)
    public void sendExternalNotification(String message) {
        // TX padre sospesa durante la chiamata
        apiClient.send(message); // Chiamata HTTP potenzialmente lenta
        // TX padre riprende dopo
    }
}

// Esempio di uso combinato
@Service
public class OrderService {

    private final OrderRepository orderRepository;
    private final ReportingService reportingService;
    private final ExternalNotificationService notificationService;

    @Transactional
    public void completeOrder(Long orderId) {
        Order order = orderRepository.findById(orderId).orElseThrow();
        order.setStatus("COMPLETED");
        orderRepository.save(order);

        // Generazione report nella stessa TX (SUPPORTS)
        Report report = reportingService.generateReport(orderId);

        // Notifica esterna FUORI dalla transazione (NOT_SUPPORTED)
        // Evita timeout della TX se l'API esterna è lenta
        notificationService.sendExternalNotification(
            "Order " + orderId + " completed"
        );
    }
}

// MANDATORY: deve essere chiamato dall'interno di una transazione
@Service
public class AuditService {

    private final AuditRepository auditRepository;

    // MANDATORY: rifiuta di eseguire senza una transazione esistente
    // Garantisce che l'audit sia sempre atomico con l'operazione auditata
    @Transactional(propagation = Propagation.MANDATORY)
    public void logCriticalAction(String action, Long entityId) {
        // Se chiamato senza transazione → IllegalTransactionStateException
        auditRepository.save(new AuditLog(action, entityId, Instant.now()));
    }
}

// CacheService.java
// NEVER: non deve mai essere in una transazione
@Service
public class CacheService {

    private final CacheManager cacheManager;

    // NEVER: la cache non deve partecipare alle transazioni
    // Evita incoerenze tra cache e DB dopo un rollback
    @Transactional(propagation = Propagation.NEVER)
    public void invalidateCache(String cacheKey) {
        // Se chiamato da un @Transactional → IllegalTransactionStateException
        cacheManager.getCache("entities").evict(cacheKey);
    }
}

// Uso corretto di MANDATORY
@Service
public class SecurityService {

    private final AuditService auditService;

    @Transactional
    public void changeUserPassword(Long userId, String newPassword) {
        // Operazione sensibile...
        updatePassword(userId, newPassword);

        // L'audit DEVE essere nella stessa transazione
        // MANDATORY impone questo vincolo architetturale
        auditService.logCriticalAction("PASSWORD_CHANGE", userId);
    }

    // ERRORE: chiamata diretta senza transazione
    public void badUsage() {
        // Lancia IllegalTransactionStateException perché manca la TX
        auditService.logCriticalAction("TEST", 1L);
    }
}

// ERRORE CLASSICO: self-invocation
@Service
public class BrokenService {

    private final ItemRepository itemRepository;

    public void processItems(List<Long> itemIds) {
        for (Long id : itemIds) {
            // TRAPPOLA: chiamata interna → bypassa il proxy
            // @Transactional su processItem() viene IGNORATO
            processItem(id);
        }
    }

    @Transactional
    public void processItem(Long itemId) {
        // Questa transazione NON viene MAI creata nelle chiamate interne
        Item item = itemRepository.findById(itemId).orElseThrow();
        item.setStatus("PROCESSED");
        itemRepository.save(item);
    }
}

// Soluzione 1: Self-injection
@Service
public class FixedServiceWithSelfInjection {

    private final ItemRepository itemRepository;

    @Lazy
    @Autowired
    private FixedServiceWithSelfInjection self; // Self-injection

    public void processItems(List<Long> itemIds) {
        for (Long id : itemIds) {
            // Chiamata tramite proxy → @Transactional funziona
            self.processItem(id);
        }
    }

    @Transactional
    public void processItem(Long itemId) {
        // Transazione correttamente creata
        Item item = itemRepository.findById(itemId).orElseThrow();
        item.setStatus("PROCESSED");
        itemRepository.save(item);
    }
}

// Soluzione 2: Separare in due servizi (consigliata)
@Service
public class ItemOrchestrator {

    private final ItemProcessor processor;

    public void processItems(List<Long> itemIds) {
        for (Long id : itemIds) {
            // Chiamata a un altro bean → il proxy funziona
            processor.processItem(id);
        }
    }
}

@Service
public class ItemProcessor {

    private final ItemRepository itemRepository;

    @Transactional
    public void processItem(Long itemId) {
        // Transazione gestita correttamente
        Item item = itemRepository.findById(itemId).orElseThrow();
        item.setStatus("PROCESSED");
        itemRepository.save(item);
    }
}

// Comportamento di rollback in base al tipo di eccezione
@Service
public class TransactionRollbackDemo {

    private final OrderRepository orderRepository;

    // RuntimeException → ROLLBACK automatico
    @Transactional
    public void methodWithRuntimeException() {
        orderRepository.save(new Order());
        throw new RuntimeException("Error"); // ROLLBACK
    }

    // Checked Exception → NESSUN rollback di default
    @Transactional
    public void methodWithCheckedException() throws IOException {
        orderRepository.save(new Order());
        throw new IOException("File error"); // Fa COMMIT comunque!
    }

    // Forzare il rollback su checked exception
    @Transactional(rollbackFor = IOException.class)
    public void methodWithRollbackFor() throws IOException {
        orderRepository.save(new Order());
        throw new IOException("Error"); // ROLLBACK grazie a rollbackFor
    }

    // Escludere una RuntimeException dal rollback
    @Transactional(noRollbackFor = BusinessException.class)
    public void methodWithNoRollbackFor() {
        orderRepository.save(new Order());
        throw new BusinessException("Warning"); // COMMIT nonostante l'eccezione
    }
}

// Configurazione transazionale coerente
@Service
public abstract class BaseTransactionalService {

    // Rollback su tutte le eccezioni (checked e unchecked)
    @Transactional(rollbackFor = Exception.class)
    protected void executeInTransaction(Runnable operation) {
        operation.run();
    }
}

// PaymentService.java
@Service
public class PaymentService extends BaseTransactionalService {

    private final PaymentRepository paymentRepository;

    @Transactional(
        rollbackFor = Exception.class,
        noRollbackFor = InsufficientFundsException.class
    )
    public PaymentResult processPayment(PaymentRequest request) {
        Payment payment = new Payment(request);
        paymentRepository.save(payment);

        if (request.getAmount().compareTo(getBalance()) > 0) {
            // NON fa rollback - si vuole conservare la traccia del tentativo
            throw new InsufficientFundsException("Insufficient balance");
        }

        return new PaymentResult(payment.getId(), "SUCCESS");
    }
}

// Combinazione isolamento + propagazione
@Service
public class IsolationDemo {

    private final AccountRepository accountRepository;

    // READ_COMMITTED: vede dati committati da altre transazioni
    @Transactional(
        isolation = Isolation.READ_COMMITTED,
        propagation = Propagation.REQUIRED
    )
    public BigDecimal getAccountBalance(Long accountId) {
        // Può vedere valori diversi se riletto durante la transazione
        return accountRepository.findById(accountId)
            .map(Account::getBalance)
            .orElse(BigDecimal.ZERO);
    }

    // REPEATABLE_READ: garantisce la stessa lettura durante la transazione
    @Transactional(
        isolation = Isolation.REPEATABLE_READ,
        propagation = Propagation.REQUIRED
    )
    public void transferWithConsistentRead(Long fromId, Long toId, BigDecimal amount) {
        Account from = accountRepository.findById(fromId).orElseThrow();
        Account to = accountRepository.findById(toId).orElseThrow();

        // Anche se un'altra transazione modifica 'from' nel frattempo,
        // vediamo sempre il valore iniziale (snapshot)
        from.debit(amount);
        to.credit(amount);

        accountRepository.save(from);
        accountRepository.save(to);
    }

    // SERIALIZABLE: isolamento massimo, nessuna concorrenza
    @Transactional(
        isolation = Isolation.SERIALIZABLE,
        propagation = Propagation.REQUIRES_NEW
    )
    public void criticalOperation(Long accountId) {
        // Blocca qualsiasi altra transazione su questi dati
        // Usare con parsimonia - impatto sulle performance
        Account account = accountRepository.findById(accountId).orElseThrow();
        account.performCriticalUpdate();
        accountRepository.save(account);
    }
}

| Isolamento       | Dirty Read | Non-Repeatable | Phantom |
|------------------|------------|----------------|---------|
| READ_UNCOMMITTED | Possibile  | Possibile      | Possibile|
| READ_COMMITTED   | No         | Possibile      | Possibile|
| REPEATABLE_READ  | No         | No             | Possibile|
| SERIALIZABLE     | No         | No             | No      |

// Pattern Transactional Outbox
@Service
public class OutboxService {

    private final OutboxRepository outboxRepository;

    // Salva l'evento nella stessa transazione dell'entità di business
    @Transactional(propagation = Propagation.MANDATORY)
    public void saveEvent(String aggregateType, Long aggregateId, String eventType, String payload) {
        OutboxEvent event = OutboxEvent.builder()
            .aggregateType(aggregateType)
            .aggregateId(aggregateId)
            .eventType(eventType)
            .payload(payload)
            .status("PENDING")
            .createdAt(Instant.now())
            .build();
        outboxRepository.save(event);
    }
}

@Service
public class OrderService {

    private final OrderRepository orderRepository;
    private final OutboxService outboxService;

    @Transactional
    public Order createOrder(OrderRequest request) {
        // Creare l'ordine
        Order order = new Order(request);
        orderRepository.save(order);

        // Evento outbox nella STESSA transazione (MANDATORY)
        // Se il commit ha successo → entrambi vengono persistiti
        // Se rollback → nessuno viene persistito
        outboxService.saveEvent(
            "ORDER",
            order.getId(),
            "ORDER_CREATED",
            toJson(new OrderCreatedEvent(order))
        );

        return order;
    }
}

// OutboxPublisher.java
// Processo separato che pubblica gli eventi
@Service
public class OutboxPublisher {

    private final OutboxRepository outboxRepository;
    private final MessageBroker messageBroker;

    // Transazione indipendente per ciascuna pubblicazione
    @Scheduled(fixedDelay = 1000)
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public void publishPendingEvents() {
        List<OutboxEvent> events = outboxRepository
            .findByStatusOrderByCreatedAt("PENDING");

        for (OutboxEvent event : events) {
            try {
                messageBroker.publish(event.getEventType(), event.getPayload());
                event.setStatus("PUBLISHED");
                event.setPublishedAt(Instant.now());
            } catch (Exception e) {
                event.setStatus("FAILED");
                event.setError(e.getMessage());
            }
            outboxRepository.save(event);
        }
    }
}

// Test dei comportamenti di propagazione
@SpringBootTest
@Transactional
class TransactionPropagationTest {

    @Autowired
    private OrderService orderService;

    @Autowired
    private PaymentService paymentService;

    @Autowired
    private TestEntityManager entityManager;

    @Test
    void required_shouldShareTransaction() {
        // Given
        Order order = orderService.createOrder(new OrderRequest());

        // When - pagamento nella stessa transazione (REQUIRED)
        paymentService.processPayment(order.getId(), BigDecimal.TEN);

        // Then - entrambi visibili prima del commit
        entityManager.flush();
        assertThat(entityManager.find(Order.class, order.getId())).isNotNull();
        assertThat(entityManager.find(Payment.class, order.getId())).isNotNull();
    }

    @Test
    void requiresNew_shouldCommitIndependently() {
        // Given
        Long orderId = null;

        try {
            // When - audit in REQUIRES_NEW
            orderId = orderService.createOrderWithAudit(new OrderRequest());
            throw new RuntimeException("Simulated failure after audit");
        } catch (RuntimeException e) {
            // Transazione principale fa rollback
        }

        // Then - audit (REQUIRES_NEW) è comunque committato
        assertThat(findAuditLog(orderId)).isNotNull();
        // Ma l'ordine viene rollback
        assertThat(findOrder(orderId)).isNull();
    }

    @Test
    void mandatory_shouldThrowWithoutTransaction() {
        // Given - nessuna transazione attiva

        // When/Then - deve lanciare un'eccezione
        assertThatThrownBy(() -> auditService.logCriticalAction("TEST", 1L))
            .isInstanceOf(IllegalTransactionStateException.class)
            .hasMessageContaining("No existing transaction");
    }
}

// Test di integrazione con rollback e commit reali
@SpringBootTest
class PropagationIntegrationTest {

    @Autowired
    private OrderService orderService;

    @Autowired
    private OrderRepository orderRepository;

    @Autowired
    private AuditLogRepository auditLogRepository;

    @Test
    void nested_shouldRollbackOnlyNestedOnFailure() {
        // Given
        int initialCount = orderRepository.findAll().size();

        // When - elaborazione batch con NESTED
        BatchResult result = orderService.processBatchWithNested(
            List.of(validItem(), invalidItem(), validItem())
        );

        // Then - solo gli item validi vengono persistiti
        assertThat(result.getSuccessCount()).isEqualTo(2);
        assertThat(result.getFailureCount()).isEqualTo(1);
        assertThat(orderRepository.findAll().size()).isEqualTo(initialCount + 2);
    }
}

// Configurazione transazionale centralizzata
@Configuration
@EnableTransactionManagement
public class TransactionConfig {

    // Timeout di default per tutte le transazioni
    @Bean
    public PlatformTransactionManager transactionManager(DataSource dataSource) {
        DataSourceTransactionManager tm = new DataSourceTransactionManager(dataSource);
        tm.setDefaultTimeout(30); // 30 secondi massimo per transazione
        return tm;
    }
}

// BaseService.java
// Annotazioni di default per i servizi
@Service
@Transactional(
    readOnly = true, // Sola lettura di default
    rollbackFor = Exception.class // Rollback su qualsiasi eccezione
)
public abstract class BaseService {
    // I metodi di lettura ereditano readOnly = true
}

// OrderService.java
// Servizio con configurazione coerente
@Service
public class OrderService extends BaseService {

    private final OrderRepository orderRepository;

    // Eredita readOnly = true
    public Order findById(Long id) {
        return orderRepository.findById(id).orElseThrow();
    }

    // Override per le scritture
    @Transactional(readOnly = false)
    public Order createOrder(OrderRequest request) {
        return orderRepository.save(new Order(request));
    }

    // Configurazione esplicita per casi critici
    @Transactional(
        readOnly = false,
        propagation = Propagation.REQUIRES_NEW,
        isolation = Isolation.SERIALIZABLE,
        timeout = 10
    )
    public void criticalOperation(Long orderId) {
        // Operazione con isolamento massimo e timeout breve
    }
}

Configurazione Transazione - Checklist

✅ readOnly = true di default, override esplicito per le scritture
✅ rollbackFor = Exception.class per includere checked exception
✅ Timeout adeguato in base al tipo di operazione
✅ Evitare chiamate interne (@Transactional ignorato)
✅ REQUIRES_NEW solo quando un commit indipendente è necessario
✅ MANDATORY per garantire contesto transazionale
✅ Test espliciti dei comportamenti di rollback
✅ Monitorare le transazioni di lunga durata
✅ Documentare scelte di propagazione non standard